KR101295531B1 - System and method to fabricate magnetic random access memory - Google Patents

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Abstract

자기 랜덤 액세스 메모리를 제작하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 특히, 증착 동안에 자기 필름을 정렬하는 방법이 개시된다. 방법은 기판 위에 제1 자기 물질의 증착 동안에 기판이 상주하는 영역에서 제1 방향(130)을 따라 제1 자계를 인가하는 단계를 포함한다. 방법은 기판 위에 제1 자기 물질의 증착 동안 영역에 제2 방향을 따라 제2 자계(132)를 인가하는 단계를 더 포함한다.A system and method for fabricating a magnetic random access memory are disclosed. In particular, a method of aligning a magnetic film during deposition is disclosed. The method includes applying a first magnetic field along the first direction 130 in a region where the substrate resides during deposition of the first magnetic material over the substrate. The method further includes applying a second magnetic field 132 along the second direction to the region during deposition of the first magnetic material over the substrate.

Description

자기 랜덤 액세스 메모리를 제작하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD TO FABRICATE MAGNETIC RANDOM ACCESS MEMORY}System and method for fabricating magnetic random access memory {SYSTEM AND METHOD TO FABRICATE MAGNETIC RANDOM ACCESS MEMORY}

본 발명은 일반적으로 자기 랜덤 액세스 메모리를 제작하는 것과 관련된다.The present invention generally relates to the manufacture of magnetic random access memories.

기술의 진보들은 더 작고 더 강력한 컴퓨팅 디바이스들을 초래하였다. 예를 들어, 현재 휴대용 무선 전화들, 개인용 디지털 단말(PDA)들, 및 작고 가벼으며 사용자에 의하여 용이하게 운반되는 페이징 디바이스들과 같은 무선 컴퓨팅 디바이스을 포함하는 다양한 휴대용 개인용 컴퓨팅 디바이스들이 존재한다. 특히, 셀룰러 전화들 및 인터넷 프로토콜(IP) 전화들과 같은 휴대용 무선 전화들은 무선 네트워크들을 통해 음성 및 데이터 패킷들을 전달할 수 있다. 추가로, 다수의 그러한 무선 전화들은 무선 전화들에 통합되는 다른 타입의 디바이스들을 포함한다. 예를 들어, 무선 전화는 디지털 스틸 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 리코더(recoder), 및 오디오 파일 플레이어를 더 포함할 수 있다. 또한, 그러한 무선 전화들은 인터넷에 액세스하는데 사용될 수 있는 웹 브라우저 애플리케이션과 같은 소프트웨어 애플리케이션들을 포함하는 실행가능한 명령들을 프로세싱할 수 있다. 따라서, 이러한 무선 전화들은 상당한 컴퓨팅 능력들을 포함할 수 있다.Advances in technology have resulted in smaller and more powerful computing devices. For example, there are currently a variety of portable personal computing devices, including wireless computing devices such as portable wireless telephones, personal digital assistants (PDAs), and paging devices that are small, light, and easily carried by a user. In particular, portable wireless telephones, such as cellular telephones and Internet Protocol (IP) telephones, can carry voice and data packets over wireless networks. In addition, many such wireless telephones include other types of devices that are integrated into wireless telephones. For example, the wireless telephone may further include a digital still camera, a digital video camera, a digital recorder, and an audio file player. Such wireless telephones can also process executable instructions, including software applications, such as a web browser application that can be used to access the Internet. Thus, such wireless telephones can include significant computing capabilities.

감소된 전력 소모는 그러한 휴대용 디바이스들 내에 더 작은 회로 피쳐 크기들 및 작동 전압을 초래하였다. 피쳐 크기 및 작동 전압의 감소는 전력 소모를 감소시키면서 잡음 및 제작 프로세스 변화들에 대한 민감성을 또한 증가시킨다.Reduced power consumption has resulted in smaller circuit feature sizes and operating voltages in such portable devices. Reducing feature size and operating voltage also increases sensitivity to noise and fabrication process changes while reducing power consumption.

메모리는 통상적으로 무선 디바이스들에 포함되며, 전력 소모는 메모리 전력 요건들의 감소를 통해 감소될 수 있다. 자기 랜덤 액세스 메모리(MRAM)는 다른 타입의 메모리보다 전력을 덜 소모할 수 있으며, 무선 디바이스들에서 사용하기에 바람직할 수 있다. 전력 소모를 감소시키거나, 피쳐 크기를 감소시켜 신뢰성을 증가시킴으로써 MRAM 디바이스들의 효율성을 증가시키는 제작 기술들이 따라서 바람직하다.Memory is typically included in wireless devices, and power consumption may be reduced through reduction of memory power requirements. Magnetic random access memory (MRAM) may consume less power than other types of memory and may be desirable for use in wireless devices. Fabrication techniques that increase the efficiency of MRAM devices by reducing power consumption or reducing feature size to increase reliability are therefore desirable.

특정 실시예에서, 자기 필름을 정렬하는 방법이 개시된다. 방법은 제1 자기 물질의 증착 동안에 기판위에 제1 자계를 인가하는 단계, 및 상기 증착 동안에 동시에 영역의 제2 방향을 따라 기판위에 제2 자계를 인가하는 단계를 포함한다.In certain embodiments, a method of aligning a magnetic film is disclosed. The method includes applying a first magnetic field onto a substrate during deposition of a first magnetic material, and simultaneously applying a second magnetic field onto the substrate along a second direction of the region during the deposition.

다른 특정 실시예에서, 장치가 개시된다. 장치는 기판위에 자기 물질을 증착시키도록 구성되는 증착 챔버를 포함한다. 증착 챔버는 증착 영역을 포함한다. 장치는 실질적으로 제1 방향을 따라 배향되는 제1 자계를 증착 영역 내에 인가하기 위한 수단을 더 포함한다. 장치는 실질적으로 제2 방향을 따라 배향되는 제2 자계를 증착 영역 내에 인가하기 위한 수단을 더 포함한다.In another particular embodiment, an apparatus is disclosed. The apparatus includes a deposition chamber configured to deposit a magnetic material on a substrate. The deposition chamber includes a deposition region. The apparatus further includes means for applying a first magnetic field in the deposition region that is substantially oriented along the first direction. The apparatus further includes means for applying a second magnetic field in the deposition region that is substantially oriented along the second direction.

다른 특정 실시예에서, 장치는 제1 용이축을 갖는 제1 기판 부분 및 제2 용이축을 갖는 제2 기판 부분을 포함하는 기판을 밀봉(enclose)하도록 구성되는 인클로저(enclosure)를 형성하는 하우징을 포함한다. 기판은 기판이 인클로저에 있는 동안 증착을 통해 자기 물질을 수용한다. 장치는 인클로저에서 제1 자계를 생성하도록 구성되는 제1 자계 생성기를 더 포함한다. 제1 자계는 제1 자계 방향을 갖는다. 장치는 인클로저에서 제2 자계를 생성하도록 구성되는 제2 자계 생성기를 더 포함한다. 제2 자계는 제2 자계 방향을 갖는다. 제1 자계 방향이 실질적으로 제1 용이축과 일치할 때, 제1 기판 부분상에 있는 증착된 자기 물질의 제1 부분은 적어도 부분적으로 상기 제1 용이축과 정렬되는(aligned with) 제1 자기 배향을 갖는다. 제2 자계가 실질적으로 제2 용이축과 일치할 때, 제2 기판상에 있는 증착된 자기 물질의 제2 부분은 적어도 부분적으로 제2 용이축과 정렬되는 제2 자기 배향을 갖는다.In another particular embodiment, the apparatus includes a housing defining an enclosure configured to enclose a substrate comprising a first substrate portion having a first easy axis and a second substrate portion having a second easy axis. . The substrate receives magnetic material through deposition while the substrate is in an enclosure. The apparatus further includes a first magnetic field generator configured to generate a first magnetic field in the enclosure. The first magnetic field has a first magnetic field direction. The apparatus further includes a second magnetic field generator configured to generate a second magnetic field in the enclosure. The second magnetic field has a second magnetic field direction. When the first magnetic field direction substantially coincides with the first easy axis, the first portion of the deposited magnetic material on the first substrate portion is at least partially aligned with the first easy axis. Has an orientation. When the second magnetic field is substantially coincident with the second easy axis, the second portion of the deposited magnetic material on the second substrate has a second magnetic orientation that is at least partially aligned with the second easy axis.

다른 특정 실시예에서, 자기 랜덤 액세스 메모리(MRMA)가 개시된다. MRAM은 제1 용이축을 갖는 제1 기판 부분 및 제2 용이축을 갖는 제2 기판 부분을 포함하는 기판을 포함한다. MRAM은 기판상에 증착되는 자기 물질을 포함하는 필름을 더 갖는다. 필름은 제1 필름 부분 및 제2 필름 부분을 포함한다. 제1 필름 부분은 제1 기판 부분에 결합되고, 제1 필름 부분은 실질적으로 제1 용이축을 따라 정렬되는 제1 자기 물질 부분을 포함한다. 필름은 제2 기판 부분에 결합되는 제2 필름 부분을 더 포함한다. 제2 필름 부분은 실질적으로 제2 용이축을 따라 정렬되는 제2 자기 물질 부분을 포함한다. 필름의 증착 동안에, 기판은 실질적으로 제1 용이축을 따라 배향되는 제1 자계의 영향을 받는 동시에 기판이 실질적으로 제2 용이축을 따라 배향되는 제2 자계의 영향을 받는다.In another particular embodiment, magnetic random access memory (MRMA) is disclosed. The MRAM includes a substrate comprising a first substrate portion having a first easy axis and a second substrate portion having a second easy axis. The MRAM further has a film comprising a magnetic material deposited on the substrate. The film includes a first film portion and a second film portion. The first film portion is coupled to the first substrate portion, and the first film portion includes a first magnetic material portion that is aligned substantially along the first easy axis. The film further includes a second film portion bonded to the second substrate portion. The second film portion includes a second magnetic material portion that is aligned substantially along the second easy axis. During deposition of the film, the substrate is subjected to a first magnetic field that is substantially oriented along the first easy axis while at the same time a substrate is affected by a second magnetic field that is oriented substantially along the second easy axis.

터널 자기저항비(TMR: Tunnel Magnetoresistant Ratio)는 MRAM 내의 MTJ(Magnetic Tunnel Junction)에 저장되는 "0" 상태와 "1" 상태간의 자기 터널 접합(MTJ)의 저항들의 차의 측정치이다. TMR이 더 커질수록, 상태들간의 전이는 더욱 확정적이고, MRAM의 MTJ에 데이터를 기록하는데 필요할 수 있는 전류는 더 적다. 개시된 실시예들 중 적어도 하나에 의하여 제공되는 하나의 특정한 장점은 개시된 실시예들 중 하나 이상에 따라 제작되는 하나 이상의 MTJ들을 통합하는 MRAM이 MRAM 내의 MTJ들의 전부 또는 일부의 증가된 TMR로 인하여 더 낮은 전력 소모를 보일 수 있다는 것이다.Tunnel Magnetoresistant Ratio (TMR) is a measure of the difference between the resistances of the magnetic tunnel junction (MTJ) between the "0" state and the "1" state stored in the Magnetic Tunnel Junction (MTJ) in the MRAM. The larger the TMR, the more deterministic the transition between states and the less current that may be required to write data to the MTJ of the MRAM. One particular advantage provided by at least one of the disclosed embodiments is that an MRAM incorporating one or more MTJs fabricated in accordance with one or more of the disclosed embodiments is lower due to increased TMR of all or some of the MTJs in the MRAM. Power consumption can be seen.

본 발명의 다른 양상들, 장점들, 및 특징들은 다음의 섹션들을 포함하는 전체 명세서의 리뷰 이후에 명백해질 것이다: 도면의 상세한 설명, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 및 특허청구범위들.Other aspects, advantages, and features of the present invention will become apparent after a review of the entire specification, including the following sections: Detailed Description of the Drawings, Detailed Description, and Claims.

도 1은 자기 필름을 증착하기 위한 장치의 특정 예시적 실시예의 도면이다.
도 2는 자기 랜덤 액세스 메모리의 일부를 형성하는 자기 필름의 증착을 개시하는 특정 예시적 실시예의 도면이다.
도 3a는 자기 랜덤 액세스 메모리의 일부를 형성하는 자기 필름의 증착을 개시하는 다른 특정 예시적 실시예의 도면이다.
도 3b는 자기 랜덤 액세스 메모리의 일부를 형성하는 자기 필름의 증착을 개시하는 다른 특정 예시적 실시예의 도면이다.
도 4a는 자기 랜덤 액세스 메모리의 일부를 형성하는 기판상의 자기 필름의 다른 특정 예시적 실시예의 도면이다.
도 4b는 자기 랜덤 액세스 메모리의 일부의 특정 예시적 실시예의 도면이다.
도 5a는 자기 랜덤 액세스 메모리의 일부의 다른 특정 예시적 실시예의 도면이다.
도 5b는 자기 랜덤 액세스 메모리의 일부의 다른 특정 예시적 실시예의 도면이다.
도 6은 자기 필름을 증착하기 위한 장치의 다른 특정 예시적 실시예의 도면이다.
도 7은 자기 랜덤 액세스 메모리를 제작하는 방법의 특정 실시예의 흐름도이다.1 is a diagram of a particular illustrative embodiment of an apparatus for depositing a magnetic film.
2 is a diagram of a particular illustrative embodiment that initiates the deposition of a magnetic film that forms part of a magnetic random access memory.
3A is a diagram of another particular illustrative embodiment initiating deposition of a magnetic film forming part of a magnetic random access memory.
3B is a diagram of another particular illustrative embodiment that initiates the deposition of a magnetic film forming part of a magnetic random access memory.
4A is a diagram of another particular illustrative embodiment of a magnetic film on a substrate that forms part of a magnetic random access memory.
4B is a diagram of a particular illustrative embodiment of a portion of a magnetic random access memory.
5A is a diagram of another particular illustrative embodiment of a portion of a magnetic random access memory.
5B is a diagram of another particular illustrative embodiment of a portion of a magnetic random access memory.
6 is a diagram of another particular illustrative embodiment of an apparatus for depositing a magnetic film.
7 is a flowchart of a particular embodiment of a method of fabricating a magnetic random access memory.

도 1을 참고하여, 자기 필름을 증착하기 위한 장치의 특정 예시적 실시예의 도면이 개시되고, 일반적으로 100으로 지정된다. 장치는 자기 필름의 증착이 발생할 수 있는 인클로저를 형성하는 증착 챔버(102)를 포함한다. 증착 챔버(102)는 제1 배향을 가지며 전기적으로 도전성인 물질로 만들어지는 제1 코일(106)에 의하여 둘러싸인다. 증착 챔버(102)는 제2 배향을 갖고 동일한 전기적으로 도전성인 물질 또는 다른 전기적으로 도전성인 물질로 만들어지는 제2 코일(108)에 의하여 또한 둘러싸인다. 제1 자기 물질이 증착될 수 있는 물체(104)는 기판의 트렌치에 의하여 형성되는 인클로저 내에 배치될 수 있다. 기판은 지지(support) 척(chuck) 플레이트(103)에 의하여 증착 챔버(102) 내에 지지될 수 있다. 특정 예시적 실시예에서, 물체(104)는 제1 벽(109), 제2 벽(110), 제3 벽(111), 및 제4 벽(113)을 포함한다. 특정 예시적 실시예에서, 증착 챔버(102)에서의 배치 이전에, 물체(104)는 트렌치에 의하여 형성되는 각각의 벽으로 제작되었다. 물체(104)의 각각의 벽은 대응하는 피닝(pinned) 자기층과 연관되는 용이축을 가지며, 각각의 용이축은 대응 벽 기하학적 구조와 연관되는 배향을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 직사각형인 벽은 직사각형의 메이저 축을 따라 배향되는 용이축을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 벽(109)은 용이축(114)을 가지고, 제2 벽(110)은 용이축(116)을 가지고, 제3 벽(111)은 용이축(118)을 가지며, 제4 벽(113)은 용이축(120)을 갖는다.Referring to FIG. 1, a diagram of a particular illustrative embodiment of an apparatus for depositing a magnetic film is disclosed and generally designated 100. The apparatus includes a deposition chamber 102 that forms an enclosure in which deposition of magnetic film can occur. The deposition chamber 102 is surrounded by a first coil 106 having a first orientation and made of an electrically conductive material. The deposition chamber 102 is also surrounded by a second coil 108 having a second orientation and made of the same electrically conductive material or other electrically conductive material. The object 104 onto which the first magnetic material may be deposited may be placed in an enclosure formed by a trench in the substrate. The substrate may be supported in the deposition chamber 102 by a support chuck plate 103. In certain example embodiments, the object 104 includes a first wall 109, a second wall 110, a third wall 111, and a fourth wall 113. In certain example embodiments, prior to placement in the deposition chamber 102, the object 104 was fabricated with each wall formed by a trench. Each wall of the object 104 has an easy axis associated with a corresponding pinned magnetic layer, and each easy axis may have an orientation associated with a corresponding wall geometry. In an exemplary embodiment, the rectangular wall may have an easy axis oriented along the major major axis of the rectangle. For example, the first wall 109 has an easy axis 114, the second wall 110 has an easy axis 116, and the third wall 111 has an easy axis 118. The four walls 113 have an easy axis 120.

제1 코일(106)은 제1 자계(130)를 생성할 수 있다. 제2 코일(108)은 제2 자계(132)를 생성할 수 있다. 특정 예시적 실시예에서, 제1 자계(130)는 제2 자계(132)에 대하여 거의 수직이다. 다른 특정 예시적인 실시예에서, 제1 자계(130)는 제2 자계(132)에 대하여 사각(oblique angle)에 있을 수 있다.The first coil 106 may generate a first magnetic field 130. The second coil 108 may generate a second magnetic field 132. In certain example embodiments, the first magnetic field 130 is nearly perpendicular to the second magnetic field 132. In another particular example embodiment, the first magnetic field 130 may be at an oblique angle with respect to the second magnetic field 132.

제1 코일(106)은 제2 전류(미도시)가 코일(106)을 통과할 때 제1 자계(130)를 생성할 수 있으며, 제2 코일(108)은 제2 전류(미도시)가 제2 코일(108)을 통과할 때 제2 자계(132)를 생성할 수 있다. 다른 특정 예시적 실시예에서, 제1 자계(130) 또는 제2 자계(132)는 영구 자석에 의하여 제공될 수 있으며, 영구 자석은 증착 챔버(102) 주변에 링 또는 다른 구조로 정렬될 수 있다. 또 다른 특정 예시적 실시예에서, 제1 자계(130) 또는 제2 자계(132)는 대안적인 타입의 자계 생성 장치의 사용을 통해 제공될 수 있다.The first coil 106 may generate a first magnetic field 130 when a second current (not shown) passes through the coil 106, and the second coil 108 may generate a second current (not shown). When passing through the second coil 108, a second magnetic field 132 may be generated. In another particular example embodiment, the first magnetic field 130 or the second magnetic field 132 may be provided by a permanent magnet, which may be arranged in a ring or other structure around the deposition chamber 102. . In another particular example embodiment, the first magnetic field 130 or the second magnetic field 132 may be provided through the use of an alternative type of magnetic field generating device.

특정 예시적 실시예에서, 각각의 자계는 증착 챔버(102) 내에 공간적으로 국부화(localize)될 수 있다.In certain example embodiments, each magnetic field may be spatially localized within the deposition chamber 102.

동작 중에, 증착 챔버(102)는 물체(104)의 벽들상에 증착될 기체 상태의 자기 입자들을 포함할 수 있다. 자기 입자들은 제1 자계(130)와 실질적으로 정렬되는 제1 자기 배향을 가질 수 있는 예시적인 자기 입자(122) 및 제2 자계(132)와 실질적으로 정렬되는 제2 자기 배향을 가질 수 있는 제2 예시적 자기 입자(124)를 포함할 수 있다.In operation, the deposition chamber 102 may include gaseous magnetic particles to be deposited on the walls of the object 104. Magnetic particles may have a second magnetic orientation substantially aligned with the exemplary magnetic particles 122 and the second magnetic field 132, which may have a first magnetic orientation substantially aligned with the first magnetic field 130. Two exemplary magnetic particles 124.

특정 예시적 실시예에서, 자기 입자들의 증착 이전에, 물체(104)는 증착 챔버(102) 내에 위치될 수 있으며, 용이축(118)이 실질적으로 제1 자계(130)와 정렬되고, 여기서 제3 벽(111)은 제1 자계(130)가 존재하는 제1 영역에 위치된다. 물체(104)는 또한 실질적으로 제2 자계(132)를 따라 정렬되는 용이축들(114, 116 및 120)과 함께 위치될 수 있으며, 제1 벽(109), 제2 벽(110), 및 제4 벽(114)은 제2 자계(132)가 존재하는 제2 영역 내에 위치된다. 대안적으로, 제1 자계(130)는 용이축(118)과 거의 평행하게 배향될 수 있다. 추가로, 제2 자계(132)는 용이축들(114, 116 및 120)과 거의 평행하게 배향될 수 있다.In certain example embodiments, prior to deposition of the magnetic particles, the object 104 may be located within the deposition chamber 102, with the easy axis 118 substantially aligned with the first magnetic field 130, where the first The three walls 111 are located in the first region where the first magnetic field 130 is present. The object 104 may also be located with easy axes 114, 116, and 120 aligned substantially along the second magnetic field 132, the first wall 109, the second wall 110, and The fourth wall 114 is located in the second region in which the second magnetic field 132 is present. Alternatively, the first magnetic field 130 may be oriented almost parallel to the easy axis 118. In addition, the second magnetic field 132 may be oriented almost parallel to the easy axes 114, 116, and 120.

제1 자계(130) 및 제2 자계(132)가 거의 동시에 인가될 수 있거나, 제1 자계(130) 및 제2 자계(132)가 공통 시간 인터벌 동안에 인가될 수 있다. 물체(104)의 표면들상에 자기 입자들이 놓임에 따라, 각각의 자기 입자는 제1 자계(130) 또는 제2 자계(132)의 존재로 인하여 그것이 놓이는 벽의 대응 용이축을 따라 정렬될 수 있다. 자기 물질 증착 이전에, 상자성 도전 물질들이 증착된다. 상자성 도전 물질들은 층 방향과 정렬되는 자계를 초래한다. 이것은 대응 벽의 용이축과 바인딩(binding)되는 동일한 자계 정렬 입자들을 향상시킨다. 예를 들어, 제1 자계(130)가 적용되는 제1 자기 입자(112)는 그것이 제3 벽(111)에 부착됨에 따라 용이축(118)을 따라 정렬될 수 있다. 제2 자계(132)가 적용되는 제2 자기 입자(115)는 그것이 제2 벽(110)에 부착됨에 따라 용이축(116)을 따라 정렬될 수 있다. 실질적으로 벽의 용이축을 따라 증착된 자기 입자들의 자기 정렬은 제작된 MTJ의 증가된 터널 자기저항비(TMR)를 초래할 수 있다. MRAM으로 통합될 때, 본 명세서에 개시된 (3차원) 증착 방법을 사용하여 제작된 MTJ들은 다른 (예를 들어, 1차원) 방법들에 의하여 제작된 MTJ들로 만들어진 MRAM들과 비교하여 결과 MRAM의 더 높은 MTJ 밀도 및 더 낮은 전력 소모를 초래할 수 있다.The first magnetic field 130 and the second magnetic field 132 may be applied at about the same time, or the first magnetic field 130 and the second magnetic field 132 may be applied during the common time interval. As magnetic particles are placed on the surfaces of the object 104, each magnetic particle may be aligned along the corresponding easy axis of the wall on which it is placed due to the presence of the first magnetic field 130 or the second magnetic field 132. . Prior to magnetic material deposition, paramagnetic conductive materials are deposited. Paramagnetic conductive materials result in a magnetic field that is aligned with the layer direction. This improves the same magnetic field alignment particles that bind with the easy axis of the corresponding wall. For example, the first magnetic particles 112 to which the first magnetic field 130 is applied may be aligned along the easy axis 118 as it is attached to the third wall 111. The second magnetic particles 115 to which the second magnetic field 132 is applied may be aligned along the easy axis 116 as it is attached to the second wall 110. Substantially magnetic alignment of the deposited magnetic particles along the easy axis of the wall can result in increased tunnel magnetoresistance ratio (TMR) of the fabricated MTJ. When incorporated into an MRAM, the MTJs fabricated using the (three-dimensional) deposition method disclosed herein are compared to the MRAMs made of MTJs fabricated by other (eg, one-dimensional) methods. It can result in higher MTJ density and lower power consumption.

다른 특정 예시적 실시예에서, 제1 자계(130) 및 제2 자계(132)는 증착 챔버의 일부를 통해 실질적으로 균일한 필드 강도를 가질 수 있다. 이러한 경우에, 증착되고 있는 자기 입자들은 제1 자계(130) 및 제2 자계(132)의 벡터합인 결과 자계를 따라 정렬되는 경향이 있을 수 있다. 물체(104)의 벽들 위에 증착되는 자기 입자들은 제1 자계(130)와 제2 자계(132)의 벡터 합을 따라 정렬될 수 있으며, 각각의 증착된 자기 입자는 자기 입자가 증착되는 벽의 대응 용이축과 적어도 부분적으로 정렬될 수 있다.In another particular example embodiment, the first magnetic field 130 and the second magnetic field 132 may have a substantially uniform field strength through a portion of the deposition chamber. In such a case, the magnetic particles being deposited may tend to align along the resulting magnetic field, which is the vector sum of the first magnetic field 130 and the second magnetic field 132. Magnetic particles deposited on the walls of the object 104 may be aligned along a vector sum of the first magnetic field 130 and the second magnetic field 132, with each deposited magnetic particle corresponding to the wall on which the magnetic particles are deposited. It may be at least partially aligned with the easy axis.

도 2를 참고하여, 특정 예시적 실시예의 도면은 일반적으로 200으로 지정되는 자기 랜덤 액세스 메모리의 일부를 형성하기 위하여 제1 자기 물질을 포함하는 자기 필름의 증착을 도시한다. 기판(202)은 기판(202) 내에 실질적으로 고정된 배향을 갖는 제2 자기 물질을 포함한다. 기판(202) 내의 제2 자기 물질은 배향이 "피닝되는 것"(본 명세서에서 또한 "피닝층")으로서 지칭될 수 있다.Referring to FIG. 2, a diagram of a particular example embodiment illustrates the deposition of a magnetic film including a first magnetic material to form part of a magnetic random access memory, generally designated 200. Substrate 202 includes a second magnetic material having an orientation that is substantially fixed within substrate 202. The second magnetic material in the substrate 202 may be referred to as being "pinned" in orientation (also "pinning layer" herein).

증착 동안에, 기판(202)의 노출된 표면들은 자기 입자들로 코팅된다. 증착 챔버는 물리 기상 증착, 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 통해, 또는 다른 물질 증착 수단을 통해 자기 물질들을 증착할 수 있다. 자기 입자들이 기판(202)상에 증착됨에 따라, 자기 입자들은 자기 입자들의 다수의 분자 두께를 포함할 수 있는 자기 필름(208)을 형성한다. 증착되는 자기 입자들은 랜덤 자기 배향들을 가질 수 있다. 화살표(206)는 기판의 용이축을 나타내며, 이는 기판(202) 내에 피닝 자기층 및 기판 형태와 연관되는 배향의 선호 방향이다. 증착된 자기 입자들의 랜덤 배향들의 결과, 통상적으로 기판(202)의 용이축(206)을 따라 증착된 자기 입자들의 자기 정렬이 존재하지 않는다.During deposition, the exposed surfaces of the substrate 202 are coated with magnetic particles. The deposition chamber may deposit magnetic materials through physical vapor deposition, plasma enhanced physical vapor deposition, or through other material deposition means. As magnetic particles are deposited on the substrate 202, the magnetic particles form a magnetic film 208, which may include a plurality of molecular thicknesses of the magnetic particles. The deposited magnetic particles may have random magnetic orientations. Arrow 206 represents the easy axis of the substrate, which is the preferred direction of orientation associated with the pinning magnetic layer and substrate shape within the substrate 202. As a result of the random orientations of the deposited magnetic particles, there is typically no magnetic alignment of the deposited magnetic particles along the easy axis 206 of the substrate 202.

도 3a를 참고하여, 자기 랜덤 액세스 메모리의 일부를 형성하는 자기 필름의 증착을 개시하는 다른 특정 예시적 실시예의 도면이 개시된다. 기판(302)은 기판(302)상에 자기 필름(310)을 형성하는 자기 입자들을 수신하기 위하여 증착 챔버로 배치되었다. 증착 챔버(미도시)는 물리 기상 증착, 플라즈마 강화 물리 기상 증착을 통해, 또는 다른 수단을 통해 자기 입자들을 증착할 수 있다. 예를 들어, 100 에르스텟 미만인 통상적으로 저강도의 자계(308)는 증착 챔버 내의 공간에 대한 증착 동안에 인가될 수 있다. 자기 입자(306)와 같은 자기 입자들은 자계(308)의 존재에 있으면서 증착 동안에 인가된 자계(308)의 방향을 따라 정렬될 수 있다. 기판(302)은 용이축(304)을 가질 수 있다. 증착 이전에, 기판(302)은 용이축(304)이 자계(308)와 정렬되도록 위치될 수 있다. 증착 동안에 자기 입자들은 실질적으로 자계(308)의 방향을 따라 그들 자신을 정렬시킬 수 있으며, 자계의 방향은 용이축(304)과 평행하다. 기판(302)상에 증착되는 자기 입자들은 자기 필름(310)을 형성하며, 이는 자기 필름(310) 내에 자기 입자들의 평균 자기 배향(312)을 가질 수 있다. 편항각(angle of deviation)(314)은 용이축(304)으로부터의 평균 자기 배향(312)의 방향의 편향을 나타낸다. 증착 동안에 저강도 자계(308)를 인가한 결과, 편향각(314)은 작을 수 있으며, 이는 평균 자기 배향(312) 및 용이축(304)의 실질적 정렬을 표시한다. 따라서, 증착 동안에 저강도 자계(308)의 결과, 자기 필름(310)은 기판(302)의 용이축(304)과 밀접하게 정렬된다. 정렬은 제작된 MTJ의 증가된 터널 자기저항비(TMR)를 초래할 수 있다. MRAM으로 통합될 때, 본 명세서에 개시되는 증착 방법을 사용하여 제작되는 MTJ들은 다른 방법들에 의하여 제작된 MTJ들로 만들어지는 MRAM들과 비교하여 결과 MRAM의 더 낮은 전력 소모를 초래할 수 있다.Referring to FIG. 3A, a diagram of another particular example embodiment is disclosed that initiates the deposition of a magnetic film that forms part of a magnetic random access memory. Substrate 302 was placed into a deposition chamber to receive magnetic particles forming magnetic film 310 on substrate 302. A deposition chamber (not shown) may deposit magnetic particles through physical vapor deposition, plasma enhanced physical vapor deposition, or through other means. For example, a typically low intensity magnetic field 308 that is less than 100 Ersteds may be applied during deposition for space in the deposition chamber. Magnetic particles, such as magnetic particle 306, may be aligned along the direction of magnetic field 308 applied during deposition while in the presence of magnetic field 308. The substrate 302 may have an easy axis 304. Prior to deposition, the substrate 302 may be positioned such that the easy axis 304 is aligned with the magnetic field 308. During deposition, the magnetic particles can align themselves substantially along the direction of the magnetic field 308, the direction of the magnetic field being parallel to the easy axis 304. Magnetic particles deposited on the substrate 302 form a magnetic film 310, which may have an average magnetic orientation 312 of magnetic particles within the magnetic film 310. Angle of deviation 314 represents the deflection of the direction of average magnetic orientation 312 from the easy axis 304. As a result of applying the low intensity magnetic field 308 during deposition, the deflection angle 314 can be small, indicating the substantial alignment of the average magnetic orientation 312 and the easy axis 304. Thus, as a result of the low intensity magnetic field 308 during deposition, the magnetic film 310 is closely aligned with the easy axis 304 of the substrate 302. Alignment can result in increased tunnel magnetoresistance ratio (TMR) of the fabricated MTJ. When incorporated into MRAM, MTJs fabricated using the deposition method disclosed herein may result in lower power consumption of the resulting MRAM compared to MRAMs made from MTJs fabricated by other methods.

도 3b를 참고하여, 자기 랜덤 액세스 메모리의 일부를 형성하는 자기 필름의 증착을 개시하는 다른 특정 예시적 실시예의 도면이 개시된다. 증착 이전에, 기판(302)은 자계(308)의 컴포넌트를 따라 용이축(304)과 함께 위치될 수 있다. 증착 동안에 자계(308)의 존재의 결과, 증착된 자기 입자들은 자계(308)에 대하여 평행하게 정렬될 수 있다. 증착 동안에 저강도 자계(308)를 인가함으로써, 용이축(304)과 자계(310)의 평균 자기 배향(312) 사이의 편향각(314)은 증착 동안에 자계(308)의 존재 없이 발생할 수 있는 편향각으로부터 감소될 수 있다. 따라서, 증착 동안에 인가되는 저강도 자계(308)의 결과, 자기 배향(312)은 적어도 부분적으로 기판(302)의 용이축(304)과 정렬된다.Referring to FIG. 3B, a diagram of another particular example embodiment is disclosed that initiates the deposition of a magnetic film that forms part of a magnetic random access memory. Prior to deposition, the substrate 302 may be positioned with the easy axis 304 along the components of the magnetic field 308. As a result of the presence of the magnetic field 308 during deposition, the deposited magnetic particles may be aligned parallel to the magnetic field 308. By applying the low intensity magnetic field 308 during deposition, the deflection angle 314 between the easy axis 304 and the average magnetic orientation 312 of the magnetic field 310 can cause a deflection that may occur without the presence of the magnetic field 308 during deposition. Can be reduced from an angle. Thus, as a result of the low intensity magnetic field 308 applied during deposition, the magnetic orientation 312 is at least partially aligned with the easy axis 304 of the substrate 302.

특정 예시적 실시예에서, 자계(308)는 수백 미만인, 예를 들어, 100 에르스텟 미만인 자계 강도를 가질 수 있다. 다른 특정 예시적 실시예에서, 자계(308)는 대략 수십 에르스텟 미만인 자계 강도를 가질 수 있다. 또 다른 특정 예시적 실시예에서, 자계(308)는 수백 미만, 예를 들어, 100 에르스텟 미만일 수 있다.In certain example embodiments, magnetic field 308 may have a magnetic field strength that is less than several hundreds, for example, less than 100 Ersteds. In another particular example embodiment, magnetic field 308 may have a magnetic field strength that is less than approximately tens of Ersteds. In another particular illustrative embodiment, the magnetic field 308 may be less than a few hundred, for example less than 100 Ersteds.

도 4a를 참고하여, 자기 랜덤 액세스 메모리의 일부를 형성하는 기판상의 자기 필름의 다른 특정 예시적 실시예가 도시된다. 용이축(404)을 갖는 기판(402)은 물리 기상 증착과 같은 증착을 통해, 또는 다른 수단을 통해 자기 필름(408)을 형성하는 자기 물질층을 수용할 수 있다. 기판(402) 및 자기 필름(408)은 자기 어닐링되는데, 여기서 용이축(404)은 강한 자계(-10000 에르스텟)(410)의 방향을 따라 위치되고, 자기 필름(408)은 미리 결정된 시간 기간 동안 온도가 상승된다. 자기 어닐링의 결과, 자기 필름(408) 내의 자기 입자(406)와 같은 자기 입자들은 자계(410)의 방향으로 배향되는 경향이 있다. 그 결과, 자기 어닐링 이후에, 자기 필름(408) 내에 자기 입자들의 평균 자기 배향(412)은 용이축(404)으로부터 자기 필름(408)의 자기 입자들의 평균 자계 방향의 매우 작은 편향각(414)에 의하여 보여지는 바와 같이, 실질적으로 용이축(404)을 따른다. 따라서, 자기 어닐링은 저강도 자계의 존재하에 증착 동안 부분적으로 정렬된 자기 필름(408) 내에 자기 입자들을 추가로 정렬하는 역할을 한다.With reference to FIG. 4A, another particular illustrative embodiment of a magnetic film on a substrate that forms part of a magnetic random access memory is shown. Substrate 402 having easy axis 404 may receive a layer of magnetic material that forms magnetic film 408 through deposition, such as physical vapor deposition, or through other means. The substrate 402 and magnetic film 408 are magnetic annealed, where the easy axis 404 is located along the direction of the strong magnetic field (-10000 Ersteds) 410, and the magnetic film 408 is for a predetermined period of time. The temperature rises. As a result of magnetic annealing, magnetic particles such as magnetic particles 406 in magnetic film 408 tend to be oriented in the direction of magnetic field 410. As a result, after magnetic annealing, the average magnetic orientation 412 of the magnetic particles in the magnetic film 408 is very small deflection angle 414 of the average magnetic field direction of the magnetic particles of the magnetic film 408 from the easy axis 404. As shown by, substantially along the easy axis 404. Thus, magnetic annealing serves to further align the magnetic particles in the partially aligned magnetic film 408 during deposition in the presence of a low intensity magnetic field.

도 4b를 참고하여, 도 4a의 기판 및 자기 필름은 자기 랜덤 액세스 메모리(MRAM)(424)를 형성하기 위하여 패터닝되었다. MRAM(424)은 MTJ(416)와 같은 다수의 자기 터널 접합(MTJ)들을 포함한다. MTJ(416)는 피닝 강자성층(418), 터널링 배리어(420), 및 자유 강자성층(422)을 포함한다. 자유 강자성층(422)은 도 4a에 도시된 필름(408)의 일부를 포함할 수 있다. 고정 강자성층(418)은 도 4a에 도시된 기판(402)의 일부를 포함할 수 있다. 따라서, 상부에 증착된 자기 필름(408)을 갖는 기판(402)은 자기 랜덤 액세스 메모리를 형성하는 다수의 MTJ들로 패터닝될 수 있다.Referring to FIG. 4B, the substrate and magnetic film of FIG. 4A were patterned to form a magnetic random access memory (MRAM) 424. MRAM 424 includes a number of magnetic tunnel junctions (MTJs), such as MTJ 416. MTJ 416 includes a pinning ferromagnetic layer 418, a tunneling barrier 420, and a free ferromagnetic layer 422. Free ferromagnetic layer 422 may include a portion of film 408 shown in FIG. 4A. The pinned ferromagnetic layer 418 may include a portion of the substrate 402 shown in FIG. 4A. Thus, the substrate 402 with the magnetic film 408 deposited thereon can be patterned into a number of MTJs forming a magnetic random access memory.

도 5a를 참고하여, 랜덤 액세스 메모리의 일부의 다른 특정 예시적 실시예의 도면이 도시되며, 일반적으로 500으로 지정된다. 자기 터널 접합(MTJ) 셀(502)은 다수의 벽들을 포함하며, 각각의 벽은 대응하는 피닝 자기층을 갖는다. 제1 벽(504)은 제1 용이축(508)을 갖는다. 제2 벽(520)은 제2 용이축(524)을 갖는다. 제3 벽(506)은 제3 용이축(512)을 갖는다. 제4 벽(522)은 제4 용이축(526)을 갖는다. 제작 동안에, MTJ 셀(502)은 자기 물질의 증착 처리될 수 있다. 증착 동안에, MTJ 셀(502)은 제1 저강도 자계(516)가 인가되고 제3 벽(506)을 포함하는 증착 챔버(미도시)의 영역으로 국부화되는 증착 챔버 내에 있을 수 있다. 제2 방향을 갖는 제2 저강도 자계(518)가 인가되고, 제1 벽(504), 제2 벽(520), 및 제4 벽(522)을 포함하는 증착 챔버의 다른 영역으로 국부화될 수 있다. 증착 이전에, 셀(502)은 제3 용이축(512)이 제1 자계(516)에 거의 평행하고, 용이축들(508, 524, 및 526)이 제2 자계(518)에 거의 평행하도록 배향될 수 있다.Referring to FIG. 5A, a diagram of another particular illustrative embodiment of a portion of a random access memory is shown, generally designated 500. Magnetic tunnel junction (MTJ) cell 502 includes a number of walls, each wall having a corresponding pinning magnetic layer. The first wall 504 has a first easy axis 508. The second wall 520 has a second easy axis 524. The third wall 506 has a third easy axis 512. The fourth wall 522 has a fourth easy axis 526. During fabrication, the MTJ cell 502 may be subjected to deposition of magnetic material. During deposition, the MTJ cell 502 may be in a deposition chamber in which a first low intensity magnetic field 516 is applied and localized to an area of a deposition chamber (not shown) that includes a third wall 506. A second low intensity magnetic field 518 having a second direction is applied and localized to another region of the deposition chamber including the first wall 504, the second wall 520, and the fourth wall 522. Can be. Prior to deposition, the cell 502 has a third easy axis 512 substantially parallel to the first magnetic field 516, and the easy axes 508, 524, and 526 are substantially parallel to the second magnetic field 518. Can be oriented.

증착 동안에 저강도 자계들(516 및 518)의 존재의 결과, 기판(502)상에 증착되는 각각의 자기 입자는 자기 입자가 증착되는 벽의 용이축을 따라 정렬하는 경향이 있다. 예를 들어, 증착시, 자기 입자(510)는 제1 벽(504)에 대응하는 제1 용이축(508)을 따라 정렬하는 경향이 있다. 제3 벽(506)상에 증착되는 자기 입자(514)는 제3 용이축(512)을 따라 정렬하는 경향이 있다. 따라서, 제1 자계(516) 및 제2 자계(518)의 존재의 결과, 벽들 각각상에 자기 필름을 형성하는 구조(502)의 벽들상에 증착되는 자기 입자들은 자기 입자가 증착되는 벽에 대응하는 개별적인 용이축을 따라 정렬하는 경향이 있다. 그 결과, 벽 표면상에 증착되는 자기 필름은 대응 벽의 용이축을 따라 정렬되는 경향이 있다. 따라서, 증착 동안에 저강도 자계의 존재로 인하여, 디바이스(502)의 벽상에 증착되는 자기 필름은 대응 용이축과 밀접하게 정렬되는 경향이 있으며, 이는 MTJ의 강화된 터널 자기저항비(TMR)를 초래할 수 있다.As a result of the presence of low intensity magnetic fields 516 and 518 during deposition, each magnetic particle deposited on the substrate 502 tends to align along the easy axis of the wall on which the magnetic particle is deposited. For example, during deposition, the magnetic particles 510 tend to align along the first easy axis 508 corresponding to the first wall 504. Magnetic particles 514 deposited on third wall 506 tend to align along third easy axis 512. Thus, as a result of the presence of the first magnetic field 516 and the second magnetic field 518, the magnetic particles deposited on the walls of the structure 502 forming the magnetic film on each of the walls correspond to the wall on which the magnetic particles are deposited. Tend to align along individual easy axes. As a result, the magnetic film deposited on the wall surface tends to align along the easy axis of the corresponding wall. Thus, due to the presence of low intensity magnetic fields during deposition, the magnetic film deposited on the walls of the device 502 tends to be closely aligned with the corresponding easy axis, which would result in an enhanced tunnel magnetoresistance ratio (TMR) of the MTJ. Can be.

도 5b를 참고하여, 자기 랜덤 액세스 메모리의 일부의 다른 특정 예시적 실시예의 도면이 도시된다. 증착 동안에 디바이스(502)는 제1 저강도 자계(516) 및 제2 저강도 자계(518)가 디바이스(502)가 위치되는 증착 챔버의 영역 전반에 걸쳐 거의 균일하게 존재하는 증착 챔버 내에 있을 수 있다. 벽들(504, 506, 520, 및 522)상이 증착되는 자기 입자들은 제1 자계(516) 및 제2 자계(518)의 벡터합인 결과적인 자계 방향(530)을 따라 정렬하는 경향이 있을 수 있다. 각각의 자기 입자는 그것이 증착된 벽의 용이축을 따르는 컴포넌트와의 자기 배향을 가질 수 있으며, 따라서 대응 벽의 용이축과 적어도 부분적으로 정렬될 수 있다.5B, a diagram of another particular illustrative embodiment of a portion of a magnetic random access memory is shown. During deposition, the device 502 may be in a deposition chamber in which the first low intensity magnetic field 516 and the second low intensity magnetic field 518 are substantially uniform throughout the area of the deposition chamber in which the device 502 is located. . Magnetic particles deposited on walls 504, 506, 520, and 522 may tend to align along the resulting magnetic field direction 530, which is a vector sum of the first magnetic field 516 and the second magnetic field 518. . Each magnetic particle can have a magnetic orientation with the component along the easy axis of the wall on which it is deposited and can therefore be at least partially aligned with the easy axis of the corresponding wall.

도 6을 참고하여, 자기 필름을 증착하는데 사용되는 장치의 다른 특정 예시적 실시예의 도면이 도시되며, 일반적으로 600으로 지정된다. 증착 챔버(602)는 자기 물질의 증착이 발생할 수 있는 공간을 정의한다. 제1 세트의 전기 도전성 코일들(620)은 제1 자계(608)를 생성할 수 있다. 제2 세트의 도전성 코일들(622)은 제2 자계(612)를 생성할 수 있다. 제3 세트의 도전성 코일들(624)은 제3 자계(614)를 생성할 수 있다. 대안적으로, 각각의 자계들(608, 612, 614)은 영구 자석들을 포함할 수 있는 대안적 수단에 의하여, 또는 자계들을 생성하는 다른 수단을 통해 생성될 수 있다.Referring to FIG. 6, a diagram of another particular exemplary embodiment of an apparatus used to deposit a magnetic film is shown, generally designated 600. Deposition chamber 602 defines a space in which deposition of magnetic material can occur. The first set of electrically conductive coils 620 can generate a first magnetic field 608. The second set of conductive coils 622 can generate a second magnetic field 612. The third set of conductive coils 624 can generate a third magnetic field 614. Alternatively, each of the magnetic fields 608, 612, 614 may be generated by alternative means that may include permanent magnets, or through other means of generating magnetic fields.

디바이스(615)는 제작 단계에서의 자기 터널 접합 셀일 수 있다. 디바이스(615)는 직사각형 벽들을 포함한다. 예를 들어, 제1 벽(632)은 제1 용이축(630)을 가질 수 있고, 제2 벽(642)은 제2 용이축(640)을 가질 수 있으며, 제3 벽(652)은 제3 용이축(650)을 가질 수 있다. 증착 동안에, 디바이스(615)는 제1 용이축(630)이 제1 자계(608)의 방향을 따라 배향되고, 제2 용이축(640)이 제2 자계(612)의 방향을 따라 배향되고, 제3 용이축(652)이 제3 자계(614)의 방향을 따라 배향되도록 위치될 수 있다. 저강도 자계들(608, 612 및 614)의 존재의 결과, 자기 입자(626)와 같은 각각의 자기 입자는 자계들(608, 612 및 614)의 벡터합인 직사각형 자계(640)와 정렬될 수 있다. 저강도 자계들(608, 612 및 614)의 사용을 통해, 자기 필름의 증착된 자기 입자는 자기 입자가 증착되는 벽의 대응 용이축과 적어도 부분적으로 정렬될 수 있다.The device 615 may be a magnetic tunnel junction cell at the fabrication stage. The device 615 includes rectangular walls. For example, the first wall 632 may have a first easy axis 630, the second wall 642 may have a second easy axis 640, and the third wall 652 may have a first axis. 3 may have an easy axis (650). During deposition, the device 615 has a first easy axis 630 oriented along the direction of the first magnetic field 608, a second easy axis 640 is oriented along the direction of the second magnetic field 612, The third easy axis 652 may be positioned to be oriented along the direction of the third magnetic field 614. As a result of the presence of low intensity magnetic fields 608, 612, and 614, each magnetic particle, such as magnetic particle 626, can be aligned with a rectangular magnetic field 640, which is a vector sum of the magnetic fields 608, 612, and 614. have. Through the use of low intensity magnetic fields 608, 612, and 614, the deposited magnetic particles of the magnetic film may be at least partially aligned with the corresponding easy axis of the wall on which the magnetic particles are deposited.

도 7을 참고하여, 자기 랜덤 액세스 메모리(MRAM)를 제작하는 방법의 특정 실시예의 흐름도가 도시된다. 블록(702)에서, 기판은 증착 챔버에 위치되며, 제1 자계 방향은 기판의 제1 용이축을 따라 정렬되며, 제2 자계 방향은 기판의 제2 용이축을 따라 정렬된다. 블록(704)으로 이동하여, 제1 저강도 자계가 증착 챔버 내에 제1 자계 방향을 따라 인가되며, 동시에 제2 저강도 자계가 증착 챔버 내에 제2 자계 방향을 따라 인가된다. 블록(706)으로 이동하여, 선택적으로 제3 자계가 기판의 일부의 제3 용이축이 인가된 제3 자계 방향을 따라 인가된다. 제3 자계는 제1 자계 및 제2 자계와 동시에 인가된다. 블록(708)으로 진행되어, 자기 물질이 기판상에 증착되어, 기판상에 자기 필름을 형성한다. 블록(710)으로 진행하여, 증착이 완료된 이후, 자기 필름이 증착된 기판은 제1 용이축을 따라 인가되는 제1 고강도 자계 및 제2 용이축을 따라 동시에 인가된 제2 고강도 자계를 사용하여 상승된 온도에서 자기 어닐링 처리된다. 블록(712)으로 이동하여, 선택적으로, 제3 고강도 자계가 자기 어닐링 동안에 제3 용이축을 따라 동시에 인가될 수 있다. 방법은 블록(714)에서 종료된다.Referring to FIG. 7, a flowchart of a particular embodiment of a method of manufacturing a magnetic random access memory (MRAM) is shown. At block 702, the substrate is located in the deposition chamber, the first magnetic field direction is aligned along the first easy axis of the substrate, and the second magnetic field direction is aligned along the second easy axis of the substrate. Moving to block 704, a first low intensity magnetic field is applied along the first magnetic field direction in the deposition chamber while a second low intensity magnetic field is applied along the second magnetic field direction in the deposition chamber. Moving to block 706, a third magnetic field is optionally applied along the third magnetic field direction to which a third easy axis of a portion of the substrate is applied. The third magnetic field is applied simultaneously with the first magnetic field and the second magnetic field. Proceeding to block 708, a magnetic material is deposited on the substrate to form a magnetic film on the substrate. Proceeding to block 710, after the deposition is completed, the substrate on which the magnetic film is deposited is heated at a temperature using a first high intensity magnetic field applied along the first easy axis and a second high intensity magnetic field applied simultaneously along the second easy axis Is subjected to magnetic annealing. Moving to block 712, optionally, a third high intensity magnetic field may be applied simultaneously along the third easy axis during magnetic annealing. The method ends at block 714.

동작시, 자기 필름의 증착 동안에 디바이스의 표면의 용이축에 대응하는 방향을 따라 저강도 자계를 인가함으로써, 증착된 자기 필름이 용이축과 적어도 부분적으로 정렬될 수 있다. 특히 3차원 MTJ 구조에 대하여, 각각의 벽의 증착된 자기 필름이 부분적으로 각각의 용이축과 정렬될 것이다. 자기 어닐링 이전에 자기 필름의 정렬의 결과, MTJ 셀과 같은 디바이스, 특히 3차원 MTJ는 증가된 터널 자기저항비(TMR)와 같은 개선된 동작 특성들을 입증할 수 있다. 이러한 방식으로 제작된 MTJ들은 다른 방법들에 의하여 제작된 MTJ들보다 더 낮은 전력 소모 및 더 높은 MTJ 셀 밀도를 가지고 작동할 수 있다.In operation, the deposited magnetic film can be at least partially aligned with the easy axis by applying a low intensity magnetic field along a direction corresponding to the easy axis of the surface of the device during deposition of the magnetic film. Especially for three dimensional MTJ structures, the deposited magnetic film of each wall will be partially aligned with each easy axis. As a result of the alignment of the magnetic film prior to magnetic annealing, devices such as MTJ cells, in particular three-dimensional MTJ, can demonstrate improved operating characteristics such as increased tunnel magnetoresistance ratio (TMR). MTJs fabricated in this manner can operate with lower power consumption and higher MTJ cell density than MTJs fabricated by other methods.

본 명세서에 개시된 바와 같인 제작된 MRAM을 통합하는 저장 매체는 프로세서가 MRAM 저장 매체로부터 정보를 판독하고, MRAM 저장 매체에 정보를 기록할 수 있도록, 프로세서에 결합될 수 있다. 대안적으로, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 반도체(ASIC)에 상주할 수 있다. ASIC은 사용자 단말 또는 컴퓨팅 디바이스에 상주할 수 있다. 대안적으로, 프로세서 및 저장 매체는 컴퓨팅 디바이스 또는 사용자 단말의 이산 컴포넌트들로서 상주할 수 있다.A storage medium incorporating the fabricated MRAM as disclosed herein can be coupled to the processor such that the processor can read information from and write information to the MRAM storage medium. Alternatively, the storage medium may be integrated into the processor. The processor and the storage medium may reside in an application specific integrated circuit (ASIC). The ASIC can reside in a user terminal or computing device. In the alternative, the processor and the storage medium may reside as discrete components in a computing device or user terminal.

개시된 예시적인 실시예들의 상기 설명은 본 기술분야의 당업자들이 본 발명을 제작 또는 사용할 수 있도록 제공된다. 이들 실시예들에 대한 다양한 변형들이 본 기술분야의 당업자들에게 쉽게 명백해질 것이며, 본 명세서에 정의된 일반 원리들은 발명의 진의 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 양상들에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본원에 나타낸 양상들로 한정되는 것이 아니라 본원에 개시된 원리 및 신규한 특징들에 부합하는 가장 넓은 범위에 따르도록 의도된다.The previous description of the disclosed exemplary embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other aspects without departing from the spirit or scope of the invention. Thus, the present invention is not intended to be limited to the aspects shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

Claims (25)

자기 필름을 정렬하는 방법으로서,
기판 위로의 제1 자기 물질의 증착 동안에 상기 기판이 존재하는(reside) 영역의 제1 방향을 따라 제1 자계를 인가하는 단계 ― 상기 자기 필름은 상기 제1 자기 물질을 포함함 ― ; 및
상기 기판 위로의 상기 제1 자기 물질의 증착 동안에 상기 영역의 제2 방향을 따라 제2 자계를 인가하는 단계를 포함하며,
상기 제1 자계는 상기 기판의 제1 부분의 제1 용이축에 평행하게 배향되고, 상기 제2 자계는 상기 기판의 제2 부분의 제2 용이축에 평행하게 배향되는,
자기 필름을 정렬하는 방법.As a method of aligning a magnetic film,
Applying a first magnetic field along a first direction of a region in which the substrate resides during deposition of the first magnetic material over the substrate, the magnetic film comprising the first magnetic material; And
Applying a second magnetic field along a second direction of the region during deposition of the first magnetic material over the substrate,
The first magnetic field is oriented parallel to the first easy axis of the first portion of the substrate, and the second magnetic field is oriented parallel to the second easy axis of the second portion of the substrate,
How to align a magnetic film. 제1항에 있어서,
상기 제1 자계 및 상기 제2 자계는 동시에 인가되는, 자기 필름을 정렬하는 방법.The method of claim 1,
Wherein the first magnetic field and the second magnetic field are applied simultaneously. 제2항에 있어서,
상기 제1 자계 및 상기 제2 자계는 공통 시간 인터벌 동안에 인가되는, 자기 필름을 정렬하는 방법.The method of claim 2,
Wherein the first magnetic field and the second magnetic field are applied during a common time interval. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 자계는 제1 자계 강도를 가지며, 상기 제1 자계 강도는 1000 에르스텟(Oersted) 미만의 값을 갖는, 자기 필름을 정렬하는 방법.The method of claim 1,
Wherein the first magnetic field has a first magnetic field strength, and wherein the first magnetic field strength has a value of less than 1000 Orsted. 제1항에 있어서,
상기 제2 자계는 제2 자계 강도를 가지며, 상기 제2 자계 강도는 1000 에르스텟 미만의 값을 갖는, 자기 필름을 정렬하는 방법.The method of claim 1,
Wherein the second magnetic field has a second magnetic field strength, and wherein the second magnetic field strength has a value of less than 1000 ersteds. 제1항에 있어서,
상기 기판은, 상기 제1 자기 물질의 자기 배향과 다른 자기 배향을 갖는 제2 자기 물질을 포함하는, 자기 필름을 정렬하는 방법.The method of claim 1,
And the substrate comprises a second magnetic material having a magnetic orientation that is different from the magnetic orientation of the first magnetic material. 제1항에 있어서,
상기 방법은,
상기 제1 자기 물질의 증착 이후에 상기 제1 자기 물질을 자기 어닐링하는 단계를 더 포함하며,
상기 자기 어닐링하는 단계는 상기 영역에 제3 자계를 인가하는 단계를 포함하고, 상기 제3 자계는 상기 제1 방향을 따라 배향되는, 자기 필름을 정렬하는 방법.The method of claim 1,
The method comprises:
Magnetic annealing the first magnetic material after deposition of the first magnetic material,
And wherein said magnetic annealing comprises applying a third magnetic field to said region, said third magnetic field being oriented along said first direction. 제8항에 있어서,
상기 제3 자계는 상기 제1 자계와 연관되는 제1 자계 강도를 초과하는 제3 자계 강도를 갖는, 자기 필름을 정렬하는 방법.9. The method of claim 8,
And the third magnetic field has a third magnetic field strength that exceeds a first magnetic field strength associated with the first magnetic field. 제8항에 있어서,
상기 방법은,
상기 제3 자계의 인가와 동시에 상기 영역에 제4 자계를 인가하는 단계를 더 포함하며, 상기 제4 자계는 상기 제2 방향을 따라 배향되는, 자기 필름을 정렬하는 방법.9. The method of claim 8,
The method comprises:
And applying a fourth magnetic field to the region concurrently with the application of the third magnetic field, wherein the fourth magnetic field is oriented along the second direction. 제10항에 있어서,
상기 제4 자계는 상기 제2 자계와 연관되는 제2 자계 강도를 초과하는 제4 자계 강도를 갖는, 자기 필름을 정렬하는 방법.The method of claim 10,
And the fourth magnetic field has a fourth magnetic field strength exceeding a second magnetic field strength associated with the second magnetic field. 제1항에 있어서,
상기 기판은 제1 용이축을 갖는 제1 기판 부분 및 제2 용이축을 갖는 제2 기판 부분을 포함하며;
상기 기판은 상기 제1 용이축이 상기 제1 방향을 따라 배향되고, 상기 제2 용이축이 상기 제2 방향을 따라 배향되도록 상기 영역 내에서 배향되는, 자기 필름을 정렬하는 방법.The method of claim 1,
The substrate comprises a first substrate portion having a first easy axis and a second substrate portion having a second easy axis;
And the substrate is oriented in the region such that the first easy axis is oriented along the first direction and the second easy axis is oriented along the second direction. 기판 위에 자기 물질을 증착시키도록 구성되며, 증착 영역을 포함하는 증착 챔버;
제1 방향을 따라 배향되는 제1 자계를 상기 증착 영역 내에 인가하기 위한 수단; 및
제2 방향을 따라 배향되는 제2 자계를 상기 증착 영역 내에 인가하기 위한 수단을 포함하고,
상기 자기 물질은 증착 프로세스 동안 상기 증착 영역 내에 있으며, 상기 기판은 제1 용이축을 갖는 제1 기판 부분 및 제2 용이축을 갖는 제2 기판 부분을 포함하고, 상기 제1 용이축은 상기 제1 방향을 따라 배향되고, 상기 제2 용이축은 상기 제2 방향을 따라 배향되는,
자기 필름을 증착하기 위한 장치.A deposition chamber configured to deposit a magnetic material over the substrate, the deposition chamber including a deposition region;
Means for applying a first magnetic field oriented along a first direction into the deposition region; And
Means for applying a second magnetic field in the deposition region, oriented along a second direction,
The magnetic material is in the deposition region during the deposition process, the substrate includes a first substrate portion having a first easy axis and a second substrate portion having a second easy axis, wherein the first easy axis is along the first direction. Oriented and the second easy axis is oriented along the second direction,
Apparatus for depositing a magnetic film. 삭제delete 제13항에 있어서,
상기 제1 자계는 100 에르스텟을 초과하지 않는 제1 자계 강도를 갖는, 자기 필름을 증착하기 위한 장치.The method of claim 13,
And the first magnetic field has a first magnetic field strength that does not exceed 100 ernst. 삭제delete 제13항에 있어서,
상기 제2 자계는 100 에르스텟을 초과하지 않는 제2 자계 강도를 갖는, 자기 필름을 증착하기 위한 장치.The method of claim 13,
And the second magnetic field has a second magnetic field strength not exceeding 100 ersteds. 제13항에 있어서,
상기 제1 방향은 상기 제2 방향에 수직한, 자기 필름을 증착하기 위한 장치.The method of claim 13,
And wherein the first direction is perpendicular to the second direction. 제13항에 있어서,
상기 제1 영역 내에 제3 자계를 인가하기 위한 수단을 더 포함하며,
상기 제3 자계는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 상이한 제3 방향을 따라서 배향되는,
자기 필름을 증착하기 위한 장치.The method of claim 13,
Means for applying a third magnetic field within said first region,
The third magnetic field is oriented along a third direction different from the first direction and the second direction,
Apparatus for depositing a magnetic film. 제19항에 있어서,
상기 기판은 제3 용이축을 갖는 제3 기판 부분을 더 포함하며;
상기 제3 용이축은 상기 제3 방향을 따라 배향되는, 자기 필름을 증착하기 위한 장치.20. The method of claim 19,
The substrate further comprises a third substrate portion having a third easy axis;
And the third easy axis is oriented along the third direction. 제1 용이축을 갖는 제1 기판 부분 및 제2 용이축을 갖는 제2 기판 부분을 포함하는 기판을 밀봉(enclose)하도록 구성되는 인클로저(enclosure)를 형성(define)하는 하우징 ― 상기 기판은 상기 기판이 상기 인클로저 내에 있는 동안 증착을 통해 자기 물질을 수용함 ― ;
상기 인클로저에서 제1 자계 방향을 갖는 제1 자계를 생성하도록 구성되는 제1 자계 생성기;
상기 인클로저에서 제2 자계 방향을 갖는 제2 자계를 생성하도록 구성되는 제2 자계 생성기
를 포함하며, 상기 제1 자계 방향이 상기 제1 용이축과 일치할 때, 상기 제1 기판 부분 상에 존재하는 상기 증착된 자기 물질의 제1 부분은 적어도 부분적으로 상기 제1 용이축과 정렬되는(aligned with) 제1 자기 배향을 갖고,
상기 제2 자계가 상기 제2 용이축과 일치할 때, 상기 제2 기판 부분 상에 존재하는 상기 증착된 자기 물질의 제2 부분은 적어도 부분적으로 상기 제2 용이축과 정렬되는 제2 자기 배향을 갖는, 자기 필름을 증착하기 위한 장치.A housing defining an enclosure configured to enclose a substrate comprising a first substrate portion having a first easy axis and a second substrate portion having a second easy axis, the substrate comprising: Receive magnetic material through deposition while in an enclosure;
A first magnetic field generator configured to generate a first magnetic field having a first magnetic field direction in the enclosure;
A second magnetic field generator configured to generate a second magnetic field having a second magnetic field direction in the enclosure
Wherein when the first magnetic field direction coincides with the first easy axis, the first portion of the deposited magnetic material present on the first substrate portion is at least partially aligned with the first easy axis. (aligned with) has a first magnetic orientation,
When the second magnetic field coincides with the second easy axis, the second portion of the deposited magnetic material present on the second substrate portion is at least partially aligned with a second magnetic orientation that is aligned with the second easy axis. Having a magnetic film. 제21항에 있어서,
상기 증착된 자기 물질의 제1 부분 및 상기 증착된 자기 물질의 제2 부분은 상기 기판을 적어도 부분적으로 커버하는 자기 필름을 형성하는, 자기 필름을 증착하기 위한 장치.The method of claim 21,
And the first portion of the deposited magnetic material and the second portion of the deposited magnetic material form a magnetic film that at least partially covers the substrate. 제21항에 있어서,
자기 터널 접합부는 상기 기판의 일부 및 상기 자기 필름의 일부로부터 형성되는, 자기 필름을 증착하기 위한 장치.The method of claim 21,
And a magnetic tunnel junction is formed from a portion of the substrate and a portion of the magnetic film. 자기 랜덤 액세스 메모리(MRAM)로서,
제1 용이축을 갖는 제1 기판 부분 및 제2 용이축을 갖는 제2 기판 부분을 포함하는 기판;
상기 기판 상에 증착되는 자기 물질을 포함하고, 제1 필름 부분 및 제2 필름 부분을 포함하는 필름
을 포함하며, 상기 제1 필름 부분은 상기 제1 기판 부분에 결합되고, 상기 제1 용이축을 따라 정렬되는 제1 자기 물질 부분을 포함하고,
상기 제2 필름 부분은 상기 제2 기판 부분에 결합되고, 상기 제2 용이축을 따라 정렬되는 제2 자기 물질 부분을 포함하며,
상기 필름의 증착 동안에, 상기 기판이 상기 제2 용이축을 따라 배향되는 제2 자계의 영향을 받으면서, 상기 기판은 상기 제1 용이축을 따라 배향되는 제1 자계의 영향을 받는, 자기 랜덤 액세스 메모리.Magnetic Random Access Memory (MRAM),
A substrate comprising a first substrate portion having a first easy axis and a second substrate portion having a second easy axis;
A film comprising a magnetic material deposited on said substrate, said film comprising a first film portion and a second film portion
Wherein the first film portion is coupled to the first substrate portion and includes a first magnetic material portion aligned along the first easy axis,
The second film portion is coupled to the second substrate portion and includes a second magnetic material portion aligned along the second easy axis,
During deposition of the film, the substrate is influenced by a second magnetic field oriented along the second easy axis, while the substrate is affected by a first magnetic field oriented along the first easy axis. 제24항에 있어서,
상기 제1 자계는 100 에르스텟 미만인 제1 자계 강도를 가지며, 상기 제2 자계는 100 에르스텟 미만인 제2 자계 강도를 갖는, 자기 랜덤 액세스 메모리.25. The method of claim 24,
And the first magnetic field has a first magnetic field strength of less than 100 ersteds, and the second magnetic field has a second magnetic field strength of less than 100 ersteds.
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